DE4112076A1

DE4112076A1 - CHIP MELT SAFETY WITH VARIABLE TIME / CURRENT CHARACTERISTICS

Info

Publication number: DE4112076A1
Application number: DE4112076A
Authority: DE
Inventors: Hiroo Arikawa; Yasutada Yuza
Original assignee: SOC Corp
Current assignee: SOC Corp
Priority date: 1990-05-10
Filing date: 1991-04-12
Publication date: 1991-11-14
Anticipated expiration: 2011-04-13
Also published as: KR940010423B1; ES2039136R; KR920005819A; NL193880B; NL193880C; ES2039136A2; MY105964A; US5086285A; MX173485B; DE4112076C2; JPH0541486Y2; GB2245113B; JPH048354U; GB9107302D0; BR9101900A; NL9100617A; ES2039136B1; GB2245113A

Description

Die Erfindung betrifft eine Chip-Kleinstschmelzsiche rung, die für Gebrauch unmittelbar auf eine (gedruckte) Leiterplatte aufgelötet werden kann, d. h. eine auf einem Schaltkreis-Chip montierbare Schmelzsicherung.The invention relates to a microchip fuse for use directly on a (printed) PCB can be soldered, d. H. one on a circuit chip mountable fuse.

Bei einer herkömmlichen Chip-Schmelzsicherung (chip fuse) verläuft ein Schmelzelement zwischen Metall-An schlußplatten, die in einer Ebene in einem bestimmten gegenseitigen Abstand angeordnet sind, so daß die End flächen dieser Anschlußplatten einander zugewandt sind (vgl. z. B. offengelegtes JP-GM 1 19 546/1984). Bei einer anderen bisherigen Anordnung sind zwei Hauptelektroden an Enden einer flachen Chip-Platte vorgesehen, während zwei Hilfselektroden in einem Mittelbereich zwischen den Hauptelektroden vorgesehen und Draht-Leiter zwi schen diesen Haupt- und Hilfselektroden unter Verbin dung damit verlaufen (vgl. z. B. JP-OS 1 72 626/1987).With a conventional chip fuse (chip fuse) a melting element runs between metal contacts end plates that are in a plane in a particular mutual distance are arranged so that the end surfaces of these connection plates are facing each other (see e.g. JP-GM 1 19 546/1984). At a Another previous arrangement is two main electrodes provided at ends of a flat chip board while two auxiliary electrodes in a middle area between the main electrodes are provided and wire conductors between between these main and auxiliary electrodes This can be done (see e.g. JP-OS 1 72 626/1987).

Bei der erstgenannten Anordnung steht aufgrund der kleinen Abmessungen eines Schmelzsicherungs-Körpers zwischen den Anschlüssen nur ein schmaler Spalt zur Verfügung, in welchem das Schmelzelement verlaufen kann. Diese Schmelzsicherung zeigt daher bezüglich ihrer Zeit/Strom-Kennlinie ein übermäßig schnelles Ansprechen (Durchschmelzen); demzufolge besteht dabei das Risiko, daß das Schmelzelement durch einen beim Schalten im Normalbetrieb auftretenden Stoßstrom (rush current) durchgeschmolzen wird.In the former arrangement is due to the small dimensions of a fuse body only a small gap between the connections Available in which the melting element run can. This fuse therefore shows regarding an excessively fast of their time / current characteristic Response (melting); therefore there is the risk that the melting element by a Switching surge current occurring in normal operation (rush current) is melted.

Zudem bedingt der enge Spalt die Verwendung eines kurzen Schmelzelements, das daher einen niedrigen Widerstand aufweist. Wenn dabei eine Schmelzsicherung eines niedrigeren Nenn-Stromwerts (current value) hergestellt werden soll, muß ein Schmelzelement eines kleineren Durchmessers verwendet werden. Ein Schmelzele ment mit einem solchen nötigen, äußerst kleinen Durch messer ist aber unmöglich herzustellen. Selbst wenn ein Schmelzelement mit einem derart kleinen Durchmesser hergestellt werden könnte, wäre es extrem schwierig, das Schmelzelement in eine Schmelzsicherung einzubauen.In addition, the narrow gap requires the use of a short melting element, which is therefore a low Exhibits resistance. If there is a fuse a lower current value to be produced, a melting element must be smaller diameter can be used. A melting angel ment with such a necessary, extremely small diameter but knife is impossible to manufacture. Even if a Melting element with such a small diameter could be made, it would be extremely difficult install the melting element in a fuse.

Bei der zweitgenannten Art von Schmelzsicherung ist die Oberfläche der Draht-Leiter oder Drähte mit einem durch sichtigen (Kunst-)Harz beschichtet, das linsenartig ge krümmt oder gewölbt ist und den Drähten Joulesche Wärme entzieht, wodurch deren Durchschmelzleistung instabil wird. Da weiterhin - wie im Fall der erstgenannten Chip-Schmelzsicherung - nur zwei Hilfselektroden vorge sehen sind, ergibt sich ein übermäßig schnelles Anspre chen der Schmelzsicherung; dabei kann auch die Ansprechzeit nicht modifiziert werden.In the second type of fuse, the Surface of the wire conductor or wires with a through visible (synthetic) resin coated, the lens-like ge is curved or arched and the wires Joulesche warmth withdraws, making their melting capacity unstable becomes. As continues - as in the case of the former Chip fuse - only two auxiliary electrodes featured are seen, there is an excessively fast response chen of the fuse; the Response time cannot be modified.

Im Hinblick auf die Probleme beim Stand der Technik liegt damit der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Chip-Schmelzsicherung anzugeben, die sich einfach herstellen läßt, eine variable Zeit/Strom-Kennlinie aufweist und eine stabile oder zuverlässige Schmelz leistung gewährleistet.In view of the problems in the prior art is the object of the invention, a Chip fuse to specify which is easy can produce a variable time / current characteristic has a stable or reliable enamel performance guaranteed.

Gegenstand der Erfindung ist eine Chip-Schmelzsicherung mit variabler Zeit/Strom-Kennlinie, mit einem Hauptkör per, der Wände und eine durch die Wände im Hauptkörper festgelegte Ausnehmung aufweist, zwei an gegenüberlie genden Wänden, diese durchsetzend, vorgesehenen, einander gegenüberliegenden Hauptanschlüssen mit Endabschnitten zur elektrischen Verbindung mit einem externen Strom- oder Schaltkreis an der Außenseite der Wände, mehreren in der Ausnehmung auf beiden Seiten einer vom einen Hauptanschluß zum anderen verlaufenden Linie liegenden Nebenanschlüssen und ein Schmelzelement mit zwei Endabschnitten, die jeweils mechanisch und elektrisch mit den betreffenden Hauptanschlüssen verbun den sind, wobei das Schmelzelement in der Ausnehmung derart angeordnet ist, daß es vom einen Hauptanschluß über einen Teil der mehreren Nebenanschlüsse oder über alle Nebenanschlüsse zickzackförmig zum anderen Hauptanschluß verläuft und dabei mit den betreffenden Nebenanschlüssen mechanisch verbunden ist.The invention relates to a chip fuse with variable time / current characteristic, with a main body per, of the walls and one through the walls in the main body has a defined recess, two on opposite walls, penetrating these, provided, opposite main connections with End sections for electrical connection with a external circuit or circuit on the outside of the Walls, several in the recess on both sides one running from one main connection to the other Line secondary connections and a fusible element with two end sections, each mechanically and electrically connected to the relevant main connections are, with the melting element in the recess is arranged so that it is from a main connection over part of the several extension lines or over all auxiliary connections zigzag to the other Main connection runs and with the concerned Auxiliary connections are mechanically connected.

Die Anordnung kann dabei so getroffen sein, daß das Schmelzelement einen oder mehrere zwischen den Neben anschlüssen und/oder zwischen einem Nebenanschluß und einem Hauptanschluß verlaufende Bereich(e) aufweist, dessen (deren) Schmelzpunkt(e), Dicke(n) und/oder Widerstandswert(e) teilweise oder vollständig von seinen anderen Bereichen verschieden ist (sind) .The arrangement can be such that the Melting element one or more between the side connections and / or between a secondary connection and has a main connection extending area (s), its melting point (s), thickness (s) and / or Resistance value (s) partially or completely from its other areas are different.

Die tatsächliche Länge des Schmelzelements kann damit erheblich größer sein als der Abstand zwischen den Hauptanschlüssen. Außerdem bestimmt sich die Länge des Schmelzelements in Abhängigkeit von der Zahl der beleg ten Nebenanschlüsse; die Zeit/Strom-Kennlinie ist dabei so ausgelegt, daß sie abhängig von der so bestimmten Länge des Schmelzelements variiert. Infolgedessen kann die Zeit/Strom-Kennlinie (time-current characteristics) des Schmelzelements in Abhängigkeit von den erforder lichen Schaltungsschutzeigenschaften gewählt werden. Durch entsprechendes Verlaufenlassen des Schmelzele ments in dem im Hauptkörper festgelegten Raum können dabei außerdem die Zeit/Strom-Kennlinie verbessert und ein kleinerer Nennstromwert erzielt werden.The actual length of the fusible element can thus be considerably larger than the distance between the Main connections. In addition, the length of the Melting element depending on the number of documents extension lines; the time / current characteristic is included designed so that it depends on the so determined Length of the melting element varies. As a result, can the time-current characteristics of the melting element depending on the required circuit protection properties can be selected. By allowing the melt to flow accordingly ment in the space defined in the main body the time / current characteristic curve is also improved and a smaller nominal current value can be achieved.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The following are preferred embodiments of the Invention explained with reference to the drawing. It demonstrate:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Chip- Schmelzsicherung gemäß der Erfindung, Fig. 1 is a perspective view of a chip fuse according to the invention,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Schmelzsi cherung mit zur Veranschaulichung des Inneren eines Hauptkörpers (Gehäuses) abgenommenem Deckel, Fig. 2 is a perspective view of the assurance with Schmelzsi for illustrating the inside of a main body (housing) the cover removed,

Fig. 3 eine Aufsicht auf die Chip-Schmelzsicherung nach Fig. 2 mit weggelassenem Deckel, Fig. 3 is a plan view of the chip fuse of Fig. 2 with omitted lid,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Schmelzsicherung nach Fig. 4 mit Deckel und Fig. 4 shows a longitudinal section through the fuse according to Fig. 4 with cover and

Fig. 5 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Fig. 5 is an exploded perspective view of another embodiment of the invention.

Die in Fig. 1 dargestellte Chip-Schmelzsicherung weist einen äußerst kleinen Hauptkörper 1 von 2,6 mm Breite, 5 mm Länge und 2 mm Höhe auf.The chip fuse shown in Fig. 1 has an extremely small main body 1 of 2.6 mm wide, 5 mm long and 2 mm high.

Gemäß den Fig. 2 bis 4 weist der Hauptkörper 1 eine rechteckquaderförmige Kastenform mit einer oberseitigen Öffnung 2, einander gegenüberstehenden kürzeren Seiten wänden 3 und einander gegenüberstehenden längeren Seitenwänden 4 auf. An den gegenüberliegenden kürzeren Seitenwänden 3 ist jeweils ein(e) Hauptklemme oder -an schluß 5 angeordnet; die Hauptanschlüsse 5 durchsetzen dabei die jeweilige kürzere Seitenwand 3, wobei die beiden Endabschnitte eines aus einem schmelzbaren (fusible) Draht bestehenden Schmelzelements 6 an der Innenfläche der betreffenden kürzeren Seitenwand 3 am jeweiligen Hauptanschluß 5 befestigt sind. Die Haupt anschlüsse 5 sind ihrerseits an den Außenflächen der kürzeren Seitenwände 3 unmittelbar mit einem externen Strom- oder Schaltkreis verlötet. Referring to FIGS. 2 to 4, the main body 1 has a rectangular parallelepiped box shape with a top opening 2, opposed shorter sides walls 3 and opposed longer side walls 4 on. On the opposite shorter side walls 3 a (e) main terminal or circuit 5 is arranged; the main connections 5 pass through the respective shorter side wall 3 , the two end sections of a melting element 6 consisting of a fusible (fusible) wire being fastened to the respective main connection 5 on the inner surface of the shorter side wall 3 in question. The main connections 5 are in turn soldered directly to an external current or circuit on the outer surfaces of the shorter side walls 3 .

An den Innenflächen der gegenüberliegenden längeren Seitenwände 4 des kastenförmigen Hauptkörpers 1 sind mehrere Nebenanschlüsse 7 befestigt, die beim Formen des Hauptkörpers 1 in diesen eingegossen worden sind. Die Nebenanschlüsse 7 sind jeweils in gleichen gegen seitigen Abständen an der Innenfläche der betreffenden längeren Seitenwand 4 angeordnet, und sie dienen als Verbindungsanschlüsse, wenn das Schmelzelement 6 zwischen den beiden Hauptanschlüssen 5 gespannt oder gestreckt (extended) wird. Das Schmelzelement 6 verläuft somit vom einen Hauptanschluß 5 zickzackartig über die mehreren Nebenanschlüsse 7 zum anderen Haupt anschluß 5, wobei es an den Hauptanschlüssen 5 und an den Nebenanschlüssen 7 befestigt ist. Nach dem Spannen des Schmelzelements 6 zwischen den Hauptanschlüssen 5 und seiner Befestigung an letzteren wird die obersei tige Öffnung 2 des Hauptkörpers 1 mittels eines Deckels 8 luftdicht verschlossen, worauf die Chip-Schmelzsiche rung fertiggestellt ist.On the inner surfaces of the opposite longer side walls 4 of the box-shaped main body 1 , a plurality of auxiliary connections 7 are fastened, which have been cast into the main body 1 during the molding thereof. The secondary connections 7 are each arranged at equal mutual spacing on the inner surface of the longer side wall 4 in question, and they serve as connection connections when the melting element 6 is stretched or extended between the two main connections 5 . The fusible element 6 thus extends from a main connection 5 in a zigzag manner over the plurality of auxiliary connections 7 to the other main connection 5 , it being fastened to the main connections 5 and to the auxiliary connections 7 . After the melting of the melting element 6 between the main connections 5 and its attachment to the latter, the opening 2 of the main body 1 on the upper side is sealed airtight by means of a cover 8 , whereupon the chip fuse protection is completed.

Das Schmelzelement 6 verläuft mithin über die Nebenan schlüsse 7 zickzackartig zwischen den Hauptanschlüssen 5; obgleich dabei der Abstand zwischen den Hauptan schlüssen 5 aufgrund der Miniaturisierung des Hauptkör pers 1 der Schmelzsicherung mit nur 5 mm sehr klein ist, ist die tatsächliche Länge des Schmelzelements 6 gleich groß oder größer als 20 mm. Infolgedessen kann das Schmelzelement 6 eine Länge besitzen, die das Vierfache oder mehr der Länge bei einer herkömmlichen Chip-Schmelzsicherung beträgt. Als Ergebnis kann der Durchmesser des Schmelzdrahts gemäß der Erfindung im Vergleich zu einem bei der bisherigen Chip-Schmelzsiche rung verwendeten Schmelzdraht um den Faktor 2 oder mehr vergrößert sein; dementsprechend kann die Verzögerungs zeit-Charakteristik (time-lag characteristics) der erfindungsgemäßen Chip-Schmelzsicherung im Vergleich zur bisherigen Chip-Schmelzsicherung ebenfalls um den Faktor 2 oder mehr vergrößert sein.The fusible element 6 thus runs over the adjacent connections 7 zigzag between the main connections 5 ; although, the distance between the Hauptan circuits 5 due to the miniaturization of the Hauptkör pers 1 of the fuse with only 5 mm is very small, the actual length of the fusible element 6 is equal to or greater than 20 mm. As a result, the fuse element 6 may have a length that is four times or more the length in a conventional chip fuse. As a result, the diameter of the fuse wire according to the invention can be increased by a factor of 2 or more compared to a fuse wire used in the previous chip fuse. Accordingly, the delay-time characteristic (time-lag characteristics) of the chip fuse according to the invention can also be increased by a factor of 2 or more compared to the previous chip fuse.

Fig. 5 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher das Schmelzelement 6 in einer von der oben beschriebenen Weise verschiedenen Weise über die Nebenanschlüsse 7 verläuft, wobei seine Dicke in einem Mittelbereich desselben über seine Länge hinweg variiert. Mit anderen Worten: ein dickes Schmelz element 6A verläuft zwischen einem Hauptanschluß 5A und einem der Nebenanschlüsse 7A an einer der längeren Seitenwände 4 des Hauptkörpers 1 unter mechanischer Verbindung mit den beiden Anschlüssen 5A und 7A; sodann verläuft ein dünnes Schmelzelement 6B zwischen dem Nebenanschluß 7A und einem anderen Nebenanschluß 7B an der den Nebenanschlüssen 7A gegenüberliegenden (ande ren) längeren Seitenwand 4 des Hauptkörpers 1, und zwar wiederum unter mechanischer Verbindung mit den beiden Anschlüssen 7A und 7B; schließlich verläuft ein Schmelz element 6C der gleichen Dicke wie das Schmelzelement 6A (zwischen Hauptanschluß 5A und Nebenanschluß 7A) vom mechanischer Verbindung mit beiden Anschlüssen 7B und 5B. Dabei kann dann, wenn aufgrund der Zeit/Strom-Kenn linie der Chip-Schmelzsicherung zum Schutz einer Halb leiteranordnung ein extrem schnelles Ansprechen gefordert wird, der Abstand zwischen den Nebenanschlüs sen auf die außerordentlich kleine Größe von 0,6 mm verringert werden; zudem kann dabei die Dicke des zwi schen diesen Nebenanschlüssen verlaufenden Schmelzele ments entsprechend geändert werden, so daß damit überlegene Schnellwirkeigenschaften erzielbar sind. FIG. 5 illustrates another embodiment of the invention, in which the melting element 6 runs over the auxiliary connections 7 in a manner different from that described above, its thickness varying in a central region thereof over its length. In other words: a thick melting element 6 A runs between a main connection 5 A and one of the secondary connections 7 A on one of the longer side walls 4 of the main body 1 under mechanical connection with the two connections 5 A and 7 A; then runs a thin fusible element 6 B between the auxiliary connection 7 A and another auxiliary connection 7 B on the opposite side connections 7 A (other ren) longer side wall 4 of the main body 1 , again with mechanical connection to the two connections 7 A and 7 B; Finally, a melt runs element 6 C the same thickness as the fusible element 6 A (between main terminal 5 A and secondary terminal 7 A) from mechanical connection with the two terminals 7 B and 5 B. In this case, when / current characteristic due to the time the chip fuse to protect a semiconductor arrangement an extremely fast response is required, the distance between the ancillary connections are reduced to the extremely small size of 0.6 mm; in addition, the thickness of the element between these secondary connections can be changed accordingly, so that superior quick-action properties can be achieved.

Darüber hinaus ist es auch möglich, eine Chip-Schmelz sicherung durch Verwendung eines Drahts eines hohen Widerstands in einem Abschnitt der Länge eines Schmelz elements als Hochleistungs-Schmelzwiderstand (fusing resistor) auszulegen. Weiterhin kann dieser Abschnitt auf der Länge des Schmelzelements je nach dem jeweili gen Anwendungsfall durch einen schmelzbaren Draht oder Schmelzdraht mit einem Schmelzpunkt gebildet sein, der von dem des restlichen Abschnitts des Schmelzelements verschieden ist.In addition, it is also possible to melt a chip securing by using a high wire Resistance in a section the length of an enamel elements as a high-performance melting resistor (fusing resistor). Furthermore, this section on the length of the melting element depending on the respective application by a fusible wire or Fusible wire can be formed with a melting point that from that of the remaining portion of the fusible element is different.

Bisherige Schmelzwiderstände benötigen eine Zeitspanne von 60-90 s, bevor ein Schmelzen unter einer das Zehnfache ihrer Nennleistung betragenden Belastung oder Last auftritt. Bei einigen dieser Schmelzwiderstände steigt die Temperatur zum Schmelzzeitpunkt auf bis zu 200°C übermäßig an, was zu dem Problem führt, daß ein Substrat und andere periphere Bauteile einer übermäßigen Beanspruchung ausgesetzt werden. Bei einem erfindungsgemäßen Schmelzwiderstand wird ein abnormaler Strom bzw. Überstrom dagegen auch unter einer die Nennleistung um das Vierfache übersteigenden Belastung oder Last innerhalb einer Sekunde unterbrochen, wobei die Temperatur zum Schmelzzeitpunkt nur gering ansteigt. Die erfindungsgemäße Anordnung gewährleistet mithin eine überlegene Schutzwirkung für einen Strom- oder Schaltkreis.Previous melting resistors require a period of time from 60-90 s before melting under one that Ten times their nominal power or load Load occurs. With some of these melting resistors the temperature rises up to at the time of melting 200 ° C excessively, which leads to the problem that a Substrate and other peripheral components exposed to excessive stress. At a melting resistance according to the invention becomes abnormal Current or overcurrent, however, also under a Rated output four times the load or load interrupted within one second, where the temperature at the time of melting is only low increases. The arrangement according to the invention ensures therefore a superior protective effect for an electricity or circuit.

Mit der beschriebenen erfindungsgemäßen Chip-Schmelzsi cherung lassen sich verschiedene Arten von Zeit/Strom- Kennlinien von Zeitverzögerung (time-lag) bis zur extremen Schnellwirk-Eigenschaft mit einer einzigen Hauptkörper-Ausgestaltung erzielen; außerdem kann der Schmelzsicherung auch die Funktion eines Schmelzwider stands verliehen werden. Darüber hinaus lassen sich erfindungsgemäß ohne weiteres Schmelzelemente kleinerer Nennstromwerte oder -größen herstellen.With the described Chip-Schmelzsi invention different types of time / electricity Characteristic curves from time delay (time lag) to extreme fast-acting property with a single Achieve main body shaping; in addition, the Fuse also functions as a fuse stands are awarded. Beyond that smaller without further melting elements according to the invention Establish nominal current values or sizes.

Claims

1. Chip fuse with variable time / current characteristic line, with
a main body which has walls and a recess defined by the walls in the main body,
two on opposite walls, these are provided by setting, provided, mutually opposite main connections with end sections for electrical connection to an external circuit or circuit on the outside of the walls,
several sub-connections in the recess on both sides of a line running from one main connection to the other and
a melting element with two end portions, each because mechanically and electrically connected to the relevant main connections, the melting element being arranged in the recess in such a way that it zigzags from one main connection over part of the several secondary connections or over all secondary connections to the other main connection runs and is mechanically connected to the relevant extensions.

2. A fuse according to claim 1, characterized records that the melting element one or more between the branch lines and / or between a secondary connection and a main connection fende area (s), the (whose) melting point (s), thickness (s) and / or resistance value (s) part wisely or completely from its other areas is (are) different.

3. Chip fuse with variable time / current characteristic line, with
a main body of a rectangular box shape, which has an opening on the top and side walls,
two provided on the opposite shorter side walls, these side walls penetrating main connections, which have end sections for electrical connection to an external circuit or circuit on the outside of the opposite shorter side walls,
a plurality of secondary connections arranged along the inner surfaces of the opposite side walls,
a fusible element with two end sections, each of which is mechanically and electrically connected to the main connections in question, the fusing element running from one of the two main connections over part of the plurality of secondary connections or all secondary connections to the other main connection in a zigzag manner and being mechanically connected to the relevant secondary connections is and
a lid that closes the opening in the main body in an airtight manner.

4. A fuse according to claim 3, characterized records that the melting element one or more between the branch lines and / or between a secondary connection and a main connection fende area (s), the (whose) melting point (s), thickness (s) and / or resistance value (s) partially or wholly from its others Areas is (are) different.